UPS培训-维修篇参考文档

s 我 1 s 我 UPS培训 维修篇 常用测量仪表介绍科学的测量方法介绍UPS常用器件使用知识UPS常用器件引脚的识别UPS常用器件的简易测试方法UPS常见故障及其排除UPS维修实例 2 s 我 常用测量仪表介绍 测量仪表概述万用表存储示波器交直流钳形表电力谐波分析仪接地电阻测试仪 3 s 我 测量仪表概述 测量仪表 是通过信号传感器 将各类信号如电压 电流 相位 磁场强度 温度 压力等转换成可以直接读取被测信号数值大小或间接分析被测信号各类参数的仪器 常用电源维护仪表 万用表 交直流钳形表 电力谐波分析仪 温湿度测试仪 接地电阻测试仪 示波器等 仪表使用注意事项 详细了解其相关技术指标 如信号输入输出范围 仪表精度 供电电源 检波形式等 保证仪表及操作者的安全 4 s 我 万用表 概述万用表又称多用表 可以直接或间接地测量日常维护过程中常见的大部分电量参数 如交直流电压 电流以及频率 电阻 线路通断 三极管放大倍数甚至是电容等参数的测量 万用表是电源维护检测过程中必不可少 也是最常用的一类仪表 熟练掌握万用表的使用 可以很好地进行日常电源维护 并可对常见的故障进行分析和判断 5 s 我 万用表功能挡位说明 VC980型万用表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 1 电压 电阻测量输入端2 电流测试输入端 200mA 3 电流测试输入端 20A 4 电流测试输入端5 功能档位转盘6 档位及量程选择7 三极管测试插孔8 电容测试输入插孔9 HOLD 测量数值保持按钮10 电源开关11 液晶显示屏 6 s 我 万用表的测量操作 交直流电压的测量调整功能挡到相应挡位 首先对被测电压值的大小进行估计 选择适当的测试挡位的量程 注意 挡位量程的选择应该大于并且是最接近于被测电压值 将万用表的红黑表笔分别搭接在被测线路的两端 并接法 从表头读出电压值 7 s 我 8 s 我 交直流电流的测量首先对被测电流值的大小进行估计 将万用表的红表笔插入电流输入插孔 调整功能挡到相应挡位 选择适当的测试挡位的量程 断开电路电源 将万用表串接在被测电路中 串接法 然后接通负载电源 从表头读出电流值 请看示意图 9 s 我 电阻的测量及线路通断的测量调整功能挡到相应挡位 电阻测量挡 将万用表的红黑表笔分别搭接在被测线路的预先选定的两个测试点上 从表头读出电阻值 若表头显示 1 则表示实际电阻值超出了量程 应从新换大挡量程选定通断挡测量时 如果表产生峰鸣声 表示两点间存在通路 否则显示 1 表开路 注意 1 测量时确保电路电源已经切断 不能带电进行测量 2 测量电路中某一元件电阻时 必须将该元件从电路中脱离 至少应将一个管脚脱离再测量 10 s 我 频率的测量将挡位调整到频率测量功能挡 Hz 然后将万用表的红黑表笔分别搭接在被测线路的预先选定的两个测试点上 最后从表头上读出测量值 11 s 我 存储示波器 概述示波器是用于显示信号波形的仪器 用示波器来测量某一电压或电流随时间变化的关系曲线很方便 既可定性观察信号的动态过程 也可测量信号的电压 周期 相位等参数 示波器是利用电子示波管的特性 将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像 显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器 它是观察数字电路实验现象 分析实验中的问题 测量实验结果必不可少的重要仪器 示波器由示波管和电源系统 同步系统 X轴偏转系统 Y轴偏转系统 延迟扫描系统 标准信号源组成 12 s 我 示波器面板及功能介绍 13 s 我 电源与屏幕调校INTEN 屏幕轨迹亮度调节按扭 READOUT 屏幕文字显示开关 FOCUS 屏幕聚焦调节旋扭 SCALE 刻度网格亮度调节旋扭 TRACEROTATION 波形轨迹倾斜度调节按扭 POWER 电源开关 屏幕7 屏幕自动扫描控制8 AUTO 自动扫描按扭 14 s 我 功能菜单9 14 功能菜单按扭F1 F6 校准源输出15 CAL 校准信号源 提供频率为1KHz 电压为0 6V的校准信号 触发控制 16 TRIGLEVEL 触发电平调节按扭 17 SWEEPMODE 实时显示时的扫描方式 18 SOURCE 触发源选择 常见的触发源有 CH1 CH2 LINE 工作电源 EXT 外部触发 可通过功能键F1 F4来选择 其中 F1 选择CH1为触发源 F2 选择CH2为触发源 F3 选择外部触发源 F4 选择工作电源为触发源 15 s 我 16 s 我 示波器的显示调节 17 s 我 示波器的波形存储操作 18 s 我 示波器的波形参数测量 19 s 我 交直流钳形表 交直流钳形表工作原理交直流钳形表面板及功能介绍交直流钳形表使用方法 20 s 我 电力谐波分析仪 电力谐波分析仪面板及功能介绍电力谐波分析仪的操作与使用电力谐波分析仪的显示形式和参数说明 21 s 我 接地电阻测试仪 手摇接地电阻测试仪GEOX钳形接地电阻测试仪 22 s 我 科学的测量方法介绍 交流电质量的测量温升 压降的测量整流模块的测试UPS的测试蓄电池组的测试 23 s 我 交流电质量的测量 交流电压 交流电流大小和方向随时间变化的电压电流 交流电压的测量通常使用万用表 示波器或交流电压表 常用的交流电压表和万用表测量出的交流电压值多为有效值 用示波器测量不仅能测量电压大小 而且能正确地测定波形的峰值电压 周期以及波形各部分的形状 电子电路中交流电流的测量可选用电流表或万用表 交流供电系统中负载电流的测量一般选用交流钳形表 24 s 我 频率及频率稳定精度交流电源每秒完成的周期数叫频率 用符号f来表示 单位是赫兹 Hz T 1 f 频率的测量可选用频率计 电力谐波分析仪 示波器以及带频率测试功能的万用表等仪器或仪表 频率稳定精度计算式为 式中 f 所测频率的最大值或最小值 fn 额定频率值 25 s 我 电压波形正弦畸变因数为了反映交流波形偏离标准正弦波的程度 把交流电源各次谐波的电压有效值之和与总电压有效值之比称为正弦畸变因数 也称为正弦畸变率 用 R THD R 表示 如果供电系统正弦畸变率过大 则会对供电设备 用点设备产生干扰 使通信质量下降 严重时甚至会造成通信系统误码率增大 造成用电设备如开关电源 UPS退出正常工作 也可能造成供电系统跳闸 正弦畸变因数的测量仪表可选用电力谐波分析仪或失真度测试仪 26 s 我 三相电压不平衡度三相电压不平衡度是指三相供电系统中三相电压不平衡的程度 用电压负序分量有效值和正序分量有效值的百分比表示 符号记作 u表示 同样有三相电流不平衡度用 i表示 测量三相电压不平衡度首先要求测出三相供电系统的线电压 然后采用作图法 公式计算法或图表法求出 27 s 我 功率和功率因数在交流系统中 功率有三种 视在功率 S 有功功率 P 和无功功率 Q 它们之间关系可表示为 功率因数是有功功率与视在功率的比值 其表达式为 常用电力谐波分析仪来测量功率和功率因数 也可采用有功功率表 无功功率表来测量或者采用电压表 电流表 功率因数表来测量 28 s 我 温升 压降的测量 温升的测量接头压降直流回路压降 29 s 我 温升的测量设备或器件的温度与周围环境的温度之差称为温升 很多供电设备对供电容量的限制 很大程度上是出于对设备温升的限制 若温升超出额定范围 则会使功率器件烧毁 开关跳闸 熔断器熔断甚至产生火灾等严重后果 红外点温仪是测量温升的首选仪器 30 s 我 接头压降由于线路连接处不可避免地存在接触电阻 因此只要线路中有电流 便会在连接处产生接头压降 接头压降的测量可选用41 2位数字万用表或直流毫伏表 钳形表 直流回路压降直流回路压降是指蓄电池放电时 蓄电池输出端的电压与直流设备受电端的电压之差 直流回路压降的测量可选用41 2位数字万用表或直流毫伏表 钳形表 31 s 我 整流模块的测试 概述交流输入电压 频率范围直流输出电压调节范围源效应 负载效应和稳压精度整流模块均匀负载能力限流性能输入功率因数与模块效率开关机过冲幅度与软启动时间绝缘电阻 32 s 我 概述整流模块的作用是将交流电转换成直流电 是通信电源中直流供电系统的重要组成部分 熟练掌握其各项技术指标的测试方法对于保证通信网络的供电安全具有重要的意义 交流输入电压 频率范围保证整流模块正常工作的最高电压和最低电压称为模块输入电压范围 整流模块还有频率输入范围的技术指标 根据YD T731 2002标准 整流模块的输入电压范围为85 110 Ue 输入频率范围为48 52Hz 33 s 我 直流输出电压调节范围直流输出电压调节范围测试方法 对于开关电源系统 通过监控模块上的系统菜单 进入均充或浮充电压调节菜单 调整直流输出电压 同时使用万用表监测模块输出电压 根据测得的数据判断该功能是否满足标准要求 对于数字控制式整流模块 同样通过菜单功能调整输出电压 调整模块的同时用万用表检测模块实际输出电压的变化情况并将测试结果与标准要求比较 进一步调节模块输出电压 使输出电压超出输出过压 欠压告警点时 模块应该能够产生声光报警并进入输出保护状态 34 s 我 UPS系统的测试 概述稳态测试动态测试其他常规测试 35 s 我 概述测试UPS的目的 主要是鉴定UPS的实际技术指标能否满足使用要求 UPS的测试一般包括稳态测试和动态测试两类 稳态测试是在空载 50 额定负载以及100 额定负载条件下 测试输入 输出端的各相电压 线电压 空载损耗 功率因数 效率 输出电压波形 失真度及输出电压的频率等 动态测试一般是在负载突变 一般选择负载由0 100 和由100 0 时 测试UPS输出电压波形的变化 以检验UPS的动态特性和能量反馈通路 36 s 我 稳态测试所谓稳态测试是指设备进入 系统正常 状态时的测试 一般可测波形 频率和电压 波形一般是在空载和满载状态时 观测波形是否正常 用失真度测量仪 测量输出电压波形的失真度 在正常工作条件下 接电阻负载 用失真度测量仪测量输出电压总谐波相对含量 应符合产品规定的要求 一般小于5 37 s 我 频率一般可用示波器观测输出电压的频率和用 电源扰动分析仪 进行测量 目前UPS的输出电压频率一般都能满足要求 但当UPS的频率电路 本机振荡器不够精确时 也有可能在市电频率不稳定时 UPS输出电压的频率也跟着变化 UPS输出频率的精度一般在与市电同步时 能达到正负0 2 38 s 我 输出电压UPS的输出电压可以通过以下方法进行测试判断 当输入电压为额定电压的90 而输出负载为100 或输入电压为额定电压的110 输出负载为0时 其输出电压应保持在额定值的正负3 的范围内 当输入电压为额定电压90 或110 时 输出电压一相为空载 另外两相为为100 负载时 其输出电压应保持在额定值正负3 的范围内 其相位差应保持在4度范围内 39 s 我 当UPS逆变器的输入直流电压变化正负15 输出负载为0 100 变化时 其输出电压值应保持在额定电压值正负3 范围内 这一指标表面上与前面所述指标重复 但实际上它比前面的指标要求更高 这是因为控制系统的输入信号在大范围内变化时 表现出明显的非线性特性 要使输出电压不超出允许范围 对电路要求就更高了 40 s 我 效率UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得 UPS的效率主要决定于逆变器的设计 大多数UPS只有在50 100 负载时才有比较高的效率 当低于50 负载是 其效率就急剧下降厂家提供的效率指标也多是在额定直流电压 额定负载条件下的效率 用户选型时最好选择效率与输出功率的关系曲线和直流电压变化正负15 时的效率 41 s 我 动态测试突加或突减负载测试先用 电源扰动分析仪 测量空载 稳态时的相电压与频率 然后突加负载由0至100 或突减负载由100 至0 若UPS输出瞬变电压在 8 至10 之间 且在20ms内恢复到稳态 则此UPS该项指标合格 若UPS输出瞬变电压超出此范围时 就会产生较大的浪涌电流 无论对负载还是对UPS本身都是极为不利的 则该种UPS就不宜选用 42 s 我 转换特性测试此项主要测试由逆变器供电转换到市电供电或由市电供电转换到逆变器供电时的转换特性 测试时需有存储示波器和能模拟市电变化的调压器 43 s 我 其他常规测试过载测试过载测试是用户极为关心 也是衡量UPS电源的一项重要指标 过载测试主要是检验UPS整机的过载能力 保证即使运行中出现过负荷现象时 UPS也能维持一定时间而不损坏设备 过载设备必须按设备指标测试 并且要在25oC以内的室温下进行 44 s 我 输入电压过压 欠压保护测试按设备指标输入电压允许变化范围进行测试 一般UPS允许输入电压变化10 当输入电压超过此范围时应报警 并转换到蓄电池供电 整流器自动关闭 当输入电压恢复到额定允许范围内时 设备应自动恢复运行 即蓄电池自动解除 转为由市电运行 在蓄电池自动投入和解除的过程中 UPS输出电源波形应无变化 45 s 我 放电测试放电测试主要是检验蓄电池的性能 放电试验时 一是要记录放电时间 二是要观测放电时的输出电压波形及放电保护值 三是要检查是否有 落后 电池 放电试验前必须对蓄电池作连续24h的不间断充电 46 s 我 蓄电池组的测试 概述蓄电池组常规技术性能指标的测试判别UPS电池的内阻和容量 47 s 我 概述UPS蓄电池在UPS电源设备中占有十分重要的地位 目前 中小型UPS电源中广泛使用的免维护密封式铅酸蓄电池 占据UPS电源总成本的1 4 1 2之多 不仅如此 实际维修也表明 约有50 以上的UPS电源故障与UPS蓄电池有关 无论作为UPS故障的起因还是结果 UPS蓄电池的失效都会直接表现为内阻增大 端电压不够 容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等 因此 在使用和维修UPS电源时 正确认识UPS蓄电池 科学使用UPS蓄电池 掌握测试和挑选UPS蓄电池的方法就显得尤其重要 48 s 我 蓄电池组常规技术性能指标的测试电池外观的检查用目测法检查蓄电池的外观有无漏液 变形 裂纹 污迹 极柱和连接条有无腐蚀 螺母是否松动等等 测量UPS电池的端电压离线测量电池的端电压离线测量电池的端电压是指电池在脱离原连接线路的情况下 使用万用表的DC电压档或电压表直接测量电池两端的电压 被测电池端电压为12V左右 最低不能低于10 5V 不足10 5V的电池即为欠压或可能已失效的电池 若这种电池在经过充电或激活充电后端电压仍达不到12V 即为失效电池 49 s 我 在线测量电池的端电压在线测量电池的端电压是指在UPS电源工作的情况下 使用万用表的DC电压档或电压表测量电池两端的电压 市电供电状态的UPS 由于电池处于充电状态 端电压大于12V 当电池的端电压下降到10 5V时 正常的UPS电源会启动机内的电池欠压自动保护电路 使UPS进入既无市电供电又无逆变供电的保护状态 50 s 我 测试UPS电池是否具有启动瞬间输出大电流的特性后备式UPS电源由市电供电向逆变供电的切换时间要求小于7ms 一般设计为4 5ms左右 这就是说 一旦市电供电中断 UPS电池必须在小于4 5ms时间内输出负载所需的电流 有些失效的电池能够满足端电压和容量的要求 但不能在少于4 5ms内放电电流达到大电流的要求 由这种电池造成的UPS故障表现为 UPS在空载或轻载时能逆变切换成功 增大到正常负载时逆变失败 51 s 我 判别UPS电池的内阻和容量质量良好的UPS电池内阻在20 30m 左右 当内阻超过80m 时 需要对电池做均衡充电处理或活化处理 电池内阻的增大 必然伴随实际输出能量的降低 从而表现为电池的容量减小 此外 还有造成电池的容量减小其他因素 如电解液损失等 若电池仅仅是容量不足 则主要表现为UPS可逆变供电的时间缩短 而UPS的带载能力 市电供电与逆变供电之间的切换等都不受影响 52 s 我 测试电池内阻是否增大 决不可用万用表的电阻档直接测量 应采用间接测量计算的方法 实际维修时可用如下简单方法判别电池的内阻是否增大 用一节好的电池和一节怀疑内阻增大的电池做串联充电实验 如在500VA的UPS中两节12V电池串联使用 在充电过程中同时测量对比两节电池的端电压 内阻增大的电池获得的充电电压比好电池高 充电电压差别大小反映出内阻差别的程度 53 s 我 UPS常用器件使用知识 半导体二极管晶闸管功率晶体管功率场效应晶体管绝缘栅双极型晶体管 IGBT 光电耦合器电阻电容器 54 s 我 半导体二极管 二极管的结构及符号二极管的结构及电路符号如图所示 二极管的分类普通二极管 又分为整流 检波 开关 稳压 恒流等 特殊二极管 如肖特基势垒二极管 变容二极管 隧道二极管 血崩二极管等 55 s 我 二极管的简易测试将万用表拨到 档的R 100或R 1K档 用万用表的两个表笔分别接到二极管的两个管脚 测其阻值 然后将表笔对换 再进行测试 若前后两次所测阻值差别较大 则说明二极管是好的 其中 对应于测得阻值较小的那一次 红表笔接的一端为二极管的负极 黑表笔接的一端为正极 56 s 我 晶闸管 晶闸管的结构晶闸管是具有四层PNPN结构 三端引出线 A K G 的器件 常见晶闸管的外形有两种 螺栓型和平板型 57 s 我 晶闸管的门极驱动电路和缓冲电路 晶闸管的门极驱动电路 1 晶闸管对触发电路的基本要求 触发信号可以是交流 直流或脉冲 为了减小门极的损耗 触发信号常采用脉冲形式 触发脉冲应有足够的功率 触发电压和触发电流应大于晶闸管的门极触发电压和门极触发电流 58 s 我 触发脉冲应有足够的宽度和陡度 触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在脉冲消失前能达到擎住电流 使晶闸管导通 这是最小的允许宽度 一般触发脉冲前沿陡度大于10V s或800mA s 触发脉冲的移相范围应能满足变换器的要求 例如 三相半波整流电路 在电阻性负载时 要求移相范围为150 而三相桥式全控整流电路 电阻负载时移相范围为120 59 s 我 2 触发电路的型式触发电路可分为模拟式和数字式两种 阻容移相桥 单结晶体管触发电路 锯齿波移相电路和正弦波移相电路均属于模拟式触发电路 而用数字逻辑电路乃至于微处理器控制的移相电路则属于数字式触发电路 60 s 我 晶闸管的缓冲电路常采用在晶闸管的阴阳极并联RC缓冲器 用来防止晶闸管两端过大的du dt造成晶闸管的误触发 其中电阻R也能减小晶闸管开通时电容C的放电电流 61 s 我 晶闸管的保护晶闸管在使用时 因电路中电感的存在而导致换相过程产生Ldi dt 又因容性的存在或设备自身运行中出现短路 过载等故障 所以其过电压 过电流保护显得尤为重要 62 s 我 晶闸管的主要参数 1 额定电压断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较小的那个数值标作器件型号上的额定电压 通常选用晶闸管时 电压选择应取 2 3 倍的安全裕量 2 额定电流IT AV 在环境温度为 40 和规定冷却条件下 器件在电阻性负载的单相工频正弦半波电路中 管子全导通 导通角 170 在稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流 63 s 我 3 维持电流IH在室温和门极断路时 晶闸管已经处于通态后 从较大的通态电流降至维持通态所必须的最小阳极电流 4 擎住电流IL晶闸管从断态转换到通态时移去触发信号之后 要器件维持通态所需要的最小阳极电流 对于同一个晶闸管来说 通常擎住电流IL约为维持电流IH的 2 4 倍 64 s 我 5 门极触发电流IGT在室温且阳极电压为6V直流电压时 使晶闸管从阻断到完全开通所必需的最小门极直流电流 6 门极触发电压UGT对应于门极触发电流时的门极触发电压 触发电路给门极的电压和电流应适当地大于所规定的UGT和IGT上限 但不应超过其峰值IGFM和UGFM 65 s 我 7 断态电压临界上升率du dt在额定结温和门极断路条件下 不导致器件从断态转入通态的最大电压上升率 过大的断态电压上升率会使晶闸管误导通 8 通态电流临界上升率di dt在规定条件下 由门极触发晶闸管使其导通时 晶闸管能够承受而不导致损坏的通态电流的最大上升率 在晶闸管开通时 如果电流上升过快 会使门极电流密度过大 从而造成局部过热而使晶闸管损坏 66 s 我 晶闸管使用注意事项触发信号应有足够的电压 电流 要注意使用温度 必须采取适当的过压 过流保护措施 防止过载烧毁晶闸管 晶闸管控制极回路必须有保护装置 防止控制器的正向过载烧毁和反向击穿 67 s 我 功率晶体管 双极型功率晶体管的结构 68 s 我 双极型功率晶体管的主要参数 1 BJT的电流放大倍数 值 定义为晶体管的集电极电流变化率和基极电流变化率之比 2 BJT的反向电流 BJT的反向电流会消耗一部分电源能量 会影响管子的稳定性 常希望反向电流尽可能小 有ICBO ICEO和IEBO 3 BJT的反向击穿电压 BJT的反向击穿电压决定管子承受外加电压的上限 有U BR EBO U BR CBO U BR CEO 4 BJT的极限参数 集电极允许流过的最大电流ICM 集电极最大允许耗散功率PCM 最大允许结温TJM和击穿电压 69 s 我 BJT应用时应注意事项 1 BJT的工作点是随所选电压和电流的不同而变化的 特性表中的参数是在特定条件下的参数值 而且是指环境温度为 25 下的数值 2 当环境温度高于 25 时 BJT功率应适当降低 一般可按下述公式计算PCM T1 T0 RT 1 13 提高BJT可靠性的具体措施是 增大电压和电流裕量 同时改善散热条件 3 BJT电流 功率增益随工作频率而改变 当BJT工作于开关状态时 只工作于饱和状态和截止状态 放大区参数是没有意义的 70 s 我 4 BJT应尽量避免靠近发热元件 以保证管壳散热良好 当BJT的耗散功率 5W时 应加散热器 5 焊接BJT时 应采用熔点不超过150 的低熔点焊锡 电烙铁以60W以下为宜 时间不超过5s 6 为了减少 值对温度的依赖性 应尽可能采用与 值变化关系不大的电路设计方案 7 对于功放管 为避免其过热 最有效的方法是采用热敏电阻器保护 8 为防止BJT二次击穿 尽量避免采用电抗成分过大的负载 并合理选择工作点及工作状态 使之不超过功率管的安全工作区 71 s 我 功率场效应晶体管 概述根据其结构不同分为结型场效应晶体管 金属 氧化物 半导体场效应晶体管 根据导电沟道的类型可分为N沟道和P沟道两大类 根据零栅压时器件的导电状态又可分为耗尽型和增强型两类 目前功率MOSFET的容量水平为50A 500V 频率为100kHz 72 s 我 功率场效应晶体管的结构 73 s 我 功率场效应晶体管的主要参数 1 漏源击穿电压BUDS 该电压决定了功率MOSFET的最高工作电压 2 栅源击穿电压BUGS 该电压表征了功率MOSFET栅源之间能承受的最高电压 3 漏极最大电流ID 表征功率MOSFET的电流容量 4 开启电压UT 又称阈值电压 它是指功率MOSFET流过一定量的漏极电流时的最小栅源电压 74 s 我 5 通态电阻Ron 通态电阻Ron是指在确定的栅源电压UGS下 功率MOSFET处于恒流区时的直流电阻 是影响最大输出功率的重要参数 6 极间电容 功率MOSFET的极间电容是影响其开关速度的主要因素 其极间电容分为两类 一类为CGS和CGD 它们由MOS结构的绝缘层形成的 其电容量的大小由栅极的几何形状和绝缘层的厚度决定 另一类是CDS 它由PN结构成 其数值大小由沟道面积和有关结的反偏程度决定 75 s 我 功率MOSFET的保护 1 静电保护在静电较强的场合 容易静电击穿 造成栅源短路 应存放在防静电包装袋 导电材料包装袋或金属容器中 取用器件时 应拿器件管壳 而不要拿引线 工作台和烙铁都必须良好接地 焊接时电烙铁功率应不超过25W 最好使用12V 24V的低电压烙铁 且前端作为接地点 先焊栅极 后焊漏极与源极 在测试MOSFET时 测量仪器和工作台都必须良好接地 MOSFET的三个电极未全部接入测试仪器或电路前 不要施加电压 改换测试范围时 电压和电流都必须先恢复到零 76 s 我 2 栅源间的过电压保护适当降低驱动电路的阻抗 在栅源间并接阻尼电阻 3 短路 过电流保护功率MOSFET的过电流和短路保护与BJT基本类似 仅是快速性要求更高 在故障信号取样和布线上要考虑抗干扰 并尽可能减小分布参数的影响 4 漏源间的过电压保护在感性负载两端并接箝位二极管 在器件漏源两端采用二极管VD及RC箝位电路或采用RC缓冲电路 77 s 我 绝缘栅双极型晶体管 IGBT 概述绝缘栅双极型晶体管IGBT是80年代中期问世的一种新型复合电力电子器件 由于它兼有MOSFET的快速响应 高输入阻抗和BJT的低通态压降 高电流密度的特性 这几年发展十分迅速 目前 IGBT的容量水平达 1200 1600A 1800 3330V 工作频率达40kHz以上 78 s 我 绝缘栅双极型晶体管的结构IGBT的结构 符号及等效电路 79 s 我 绝缘栅双极型晶体管的工作原理当UDS 0时 J3PN结处于反偏状态 IGBT呈反向阻断状态 当UDS 0时 分两种情况 若门极电压UG 开启电压UT IGBT呈正向阻断状态 若门极电压UG 开启电压UT IGBT正向导通 80 s 我 绝缘栅双极型晶体管的主要参数 1 集射极额定电压UCES栅射极短路时的IGBT最大耐压值 2 栅射极额定电压UGESUGES是栅极的电压控制信号额定值 只有栅射极电压小于额定电压值 才能使IGBT导通而不致损坏 81 s 我 3 栅射极开启电压UGEth使IGBT导通所需的最小栅 射极电压 通常IGBT的开启电压UGEth在3V 5 5V之间 4 集电极额定电流IC在额定的测试温度 壳温为25 条件下 IGBT所允许的集电极最大直流电流 5 集射极饱和电压UCEOIGBT在饱和导通时 通过额定电流的集射极电压 通常IGBT的集射极饱和电压在1 5V 3V之间 82 s 我 IGBT的栅极驱动阻尼滤波门极驱动电路 为了消除可能的振荡现象 IGBT的栅射极间接上RC网络组成阻尼滤波器且连线采用双绞线 83 s 我 光耦合器门极驱动电路 驱动电路的输出级采用互补电路的型式以降低驱动源的内阻 同时加速IGBT的关断过程 84 s 我 脉冲变压器直接驱动IGBT的电路由于是电磁隔离方式 驱动级不需要专门直流电源 简化了电源结构 85 s 我 IGBT的保护 1 静电保护IGBT的输入级为MOSFET 所以IGBT也存在静电击穿的问题 防静电保护极为必要 可采用MOSFET防静电保护方法 2 过电流保护与BJT一样 IGBT过电流可采用集射极电压状态识别保护方法 86 s 我 3 短路保护 87 s 我 光电耦合器 光电耦合器结构 符号光电耦合器是一种光电结合的半导体器件 由发光器和受光器组成 并封装在一个管壳内 目的 实现输入和输出之间的隔离优点 抗干扰 大大提高传输信道上的信噪比 原因 输入阻抗小 带电流工作 耦合电容小分类 一般隔离用光耦合器 4N25 4N29AC交流用光耦合器 PS2505 1高速耦合器 6N137光电双向晶闸管 由驱动能力 88 s 我 电阻电容器 电阻电阻在电路中用 R 加数字表示 如 R1表示编号为1的电阻 电阻在电路中的主要作用为分流 限流 分压 偏置等 参数识别 电阻的单位为欧姆 倍率单位有 千欧 K 兆欧 M 等 换算方法是 1兆欧 1000千欧 1000000欧电阻的参数标注方法有3种 即直标法 色标法和数标法 数标法主要用于贴片等小体积的电路 如 472表示47 100 即4 7K 104则表示100K 89 s 我 色环标注法使用最多 四色环电阻五色环电阻 精密电阻 电阻的色标位置和倍率关系如下表所示 颜色有效数字倍率允许偏差 银色 x0 01 10金色 x0 1 5黑色0 0 棕色1x10 1红色2x100 2橙色3x1000 黄色4x10000 绿色5x100000 0 5蓝色6x1000000 0 2紫色7x10000000 0 1灰色8x100000000 白色9x1000000000 90 s 我 电容电容在电路中一般用 C 加数字表示 如C13表示编号为13的电容 电容是由两片金属膜紧靠 中间用绝缘材料隔开而组成的元件 电容的特性主要是隔直流通交流 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小 电容对交流信号的阻碍作用称为容抗 它与交流信号的频率和电容量有关 容抗XC 1 2 fc f表示交流信号的频率 C表示电容容量 常用电容的种类有电解电容 瓷片电容 贴片电容 独石电容 钽电容和涤纶电容等 91 s 我 识别方法 电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同 分直标法 色标法和数标法3种 电容的基本单位用法拉 F 表示 其它单位还有 毫法 mF 微法 uF 纳法 nF 皮法 pF 其中 1法拉 103毫法 106微法 109纳法 1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明 如10uF 16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法 1m 1000uF1P2 1 2PF1n 1000PF数字表示法 一般用三位数字表示容量大小 前两位表示有效数字 第三位数字是倍率 如 102表示10 102PF 1000PF224表示22 104PF 0 22uF 92 s 我 电容容量误差表符号FGJKLM允许误差 1 2 5 10 15 20 如 一瓷片电容为104J表示容量为0 1uF 误差为 5 93 s 我 UPS常用器件引脚的识别 常见三极管引脚的识别常见集成电路引脚的识别 94 s 我 常见三极管引脚的识别 圆形结构将管脚朝上 有管键的 管键置左下脚 无管键的 空位置右边 然后从下边一根引脚按顺时针顺序排列过去是E B C三个电极 超高频管还有第四条引脚 系管壳接地线椭圆形结构将安装孔上下排位 使中间两根管脚与安装孔距离较大的一端置下方 那么右边脚为E极 左边脚为B极 外壳就是C极 方盘形结构此种结构已标出引脚的意义 按以上方式可辨认我国目前国产的大部分三极管引脚 95 s 我 常见集成电路引脚识别 常见集成电路有四种结构 圆形结构 扁平型平插式结构 扁平型塑料封装直插式结构 扁平型陶瓷封装直插式结构 圆形结构 管脚朝上 管键朝下 从管键左边第一脚开始顺时针计数 依次为1 2 3 扁平型平插式结构 以色标为标记 从左下方逆时针计数 依次为1 2 3 没有色标者 可将集成片有符号的一面向上 将字或符号摆正 左下方仍为1脚 按逆时针计数 依次为1 2 3 扁平型陶瓷封装直插式结构 以金属封装为标记 从左下方逆时针计数 依次为1 2 3 96 s 我 UPS常用器件的简易测试方法 可控硅元件的简易测试晶体二极管的简易测试晶体三极管的简易测试VMOS管的简易测试用万用表检测发光二极管电容器好坏的简单测试法 97 s 我 可控硅元件的简易测试 测试时注意不要用R 10k 档去测量 用R 1k 电阻档 测可控硅的阳极与阴极 阳极与控制极间的正反向电阻 若阻值在数百千欧姆以上 表针只动一点点 说明阳极与阴极 阳极与控制极间是好的 若阻值不大或为0 说明元件性能不好或内部短路 用R 1 电阻档 测阳极与控制极间的正反向电阻 若阻值在数十欧姆时 说明正常若阻值无穷大或为0 说明阳极与控制极已断路或短路 一般正向电阻为数十欧到十多k 只要反向电阻略大于正向电阻 一般控制极是好的 98 s 我 用R 1k 电阻档 电表负表笔接可控硅的阳极 正表笔接阴极 电表指示值应为几百1k 此时人为将阳极与控制极短路 电表指示值应该减小 且阳极与控制极间短路消除后 其电表指示值不变 说明控制极的控制正常 99 s 我 晶体二极管的简易测试 识别方法 二极管的识别很简单 小功率二极管的N极 负极 在二极管外表大多采用一种色圈标出来 有些二极管也用二极管专用符号来表示P极 正极 或N极 负极 也有采用符号标志为 P N 来确定二极管极性的 发光二极管的正负极可从引脚长短来识别 长脚为正 短脚为负 测试注意事项 用数字式万用表去测二极管时 红表笔接二极管的正极 黑表笔接二极管的负极 此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值 这与指针式万用表的表笔接法刚好相反 100 s 我 晶体三极管的简易测试 晶体三极管在电路中常用 Q 加数字表示 如 Q17表示编号为17的三极管 特点 晶体三极管 简称三极管 是内部含有2个PN结 并且具有放大能力的特殊器件 它分NPN型和PNP型两种类型 这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补 常用的PNP型三极管有 A92 9015等型号 NPN型三极管有 A42 9014 9018 9013 9012等型号 101 s 我 三极管电极的判别 首先判别基极 将万用表的红表笔接某一管脚 黑表笔接另外两个管脚 电表置于R 1k 档 这样 每次有两个读数 并有三次这样的读数 当其中一次的两个读数都很小时 则红表笔所接的管脚为基极 且该管为PNP三极管 如果每两次电阻值均较大 可将黑表笔固定接某一管脚 红表笔接另外两个管脚 电表置于R 1k 档 再测量三次 则其中其中一次的两个读数都很小时 则黑表笔所接的管脚为基极 且该管为NPN三极管 102 s 我 其次判别集电极 利用三极管正向电流放大系数比反向电流放大系数大的原理确定集电极 将万用表的两个表笔接到管子的另外两个极 基极除外 用舌尖接触基极 电表置于R 1k 档 观看表针是否变动 如果阻值变小 则对于PNP三极管三极管来说 阻值小的一次 黑表笔所接的脚即为集电极 若表针基本不动 则应将表笔对调 重复上述测试来确定 测量时用舌尖接触基极的动作 也可用100k 电阻接于基极与黑表笔之间来代替 103 s 我 PNP三极管性能的判别方法 测量穿透电流ICEO 越小越好 用R 1k 档 或R 100 档 万用表红表笔接集电极C的管脚 黑表笔接发射极E管脚 指针越靠左端 阻值越大 表明集电极 发射极反向电阻大 ICEO越小 管子性能越好 测量电流放大倍数 用R 1k 档 万用表红表笔接集电极 黑表笔接发射极 当舌尖接触基极时 万用表指针向右偏转 偏转的角度越大 说明 值越大 试验稳定性能 在测量穿透电流时 用手捏住管子 用人体温度来检验管子的稳定性能 若用手捏住后 集电极 发射极反向电阻 也就是ICEO电流不变或变化不大 说明管子性能较好 若指针迅速向左端偏转 则表明管子性能较差 104 s 我 NPN三极管性能的判别方法 方法完全同PNP三极管的性能判别 只是测量时应将万用表的表笔对调 即万用表的黑表笔接集电极 红表笔接发射极 三极管是硅管还是锗管的判别方法 用R 1k 档 或R 100 档 测量管子发射极 基极的正向电阻 若表指针指示的位置在表盘中间或中间偏右一点 即正向电阻为几k 则被测管子是硅管 若表针指示的位置是在表盘右端靠近满刻度的地方 即正向电阻为1k 左右 则被测管子是锗管 也就是说发射极 基极的正向电阻 锗管比硅管小 105 s 我 106 s 我 107 s 我 三极管是高频管还是低频管的判别方法 用R 1k 档 若被测管是PNP管 则用黑表笔接管子基极 红表笔接管子发射极 所测发射极和基极间的反向电阻应很大 表针靠近左端 一般不超过满刻度的1 10 此时将电阻档由R 1k 变到R 10k 档 短时间测发射极 基极间的反向电阻 若表针位置与用R 1k 档测试时值没有多大变化或变化甚小 一般不超过满刻度的1 3 则所测管为低频管 若变化很大 超过了满刻度的1 3以上 则所测管为高频管 若被测管是NPN管 测量时应将表笔对调 即万用表的红表笔接基极 黑表笔接发射极来测发射极和基极间的反向电阻 判断方法同上所述 108 s 我 VMOS管的简易测试 管脚的识别用R 1k 档测量三个管脚相互间的电阻 若其中一脚对另两脚的正反向电阻均为高阻则为G极 G极确定后 再测另外两脚的电阻 若为低阻 一般为几k 则对于N沟道管来说 黑表笔所接为S极 红表笔所接为D极 对于P沟道管 则正好相反 109 s 我 性能判别用高阻档测量G D G S间的正反向电阻均应为 否则栅极与另两极间严重漏电 为坏管 对于N沟道管 在短接G S极后 用红表笔接D 黑表笔接S 其阻值应为数k 然后再将表笔反过来 其阻值应为 否则PN结反向极性差 然后去掉G S短接线 使G极碰一下D极 即给栅极一正偏 此时阻值应减小 并稳定在一定值 此值越小 管子跨导越高 这时若再将G S短路 其阻值又要回到 对于P沟道管 测试方法同上 只是须将红黑表笔对换 110 s 我 用万用表检测发光二极管 发光二极管具有单向导电的特性 使用R 1k 档可测出其反向电阻 一般正向电阻为60k 左右 反向电阻应大于400k 而且一般引线较长的极为正极 较短的为负极 检查其是否发光 将万用表置于R 档 或R 10 R 100 档 在表外串接一只5号电池 被测管应发光 反接则不应发光 111 s 我 电容器好坏的简单测试法 极性判别电解电容器上标有 极性 使用时不能接错 一旦反接 其漏电流迅速增大 造成介质损坏失效 当极性辨认不出时 可用R 1k 档测量其漏电阻 当万用表的黑表笔所接的为 极 红表笔接 时 其电阻大 漏电小 反接时则电阻较小 漏电大 好坏判别万用表置R 1k 档 黑表笔 极 红表笔接 表针偏转后 缓缓返回并稳定在一个数值上 若阻值为几十k 至几百k 则电容器是好的 若阻值虽有几百k 但无表针摆动现象 说明已干涸无效 若阻值很小 说明已损坏 若表针不稳定 来回摆动 说明有漏电现象 112 s 我 UPS故障诊断及对策 UPS故障诊断常见UPS的故障及对策 113 s 我 UPS故障诊断 概述不逆变不稳压不充电不能用市电 114 s 我 概述一般情况下 UPS主板常见的故障主要有不逆变 不稳压 不充电 不能用市电 死机等几种 在检修UPS时 应首先检查蓄电池 其次是主板电路 当确定主板电路故障后 应先检查市电稳压供电电路 然后检查逆变电路 115 s 我 不逆变不逆变是指UPS用市电能正常工作 但市电中断时蓄电池直流电压不能转变为220V交流电压 诊断办法 首先测量蓄电池电压 其次检查辅助电源是否正常以及逆变管和驱动管有无损坏 最后检查输出保护电路 116 s 我 不稳压对于非在线式UPS 不稳压分为交流输入时输出不稳压和逆变输出不稳压两种情况 当市电输入时 输出稳压过程是通过调压电路控制继电器与变压器的不同抽头进行连接来实现的 逆变输出电压的稳压过程是通过检测逆变器反馈电压高低来控制方波信号的脉冲宽度而实现的 诊断方法 出现不稳压故障时 只要检查相应的调压控制电路即可 117 s 我 不充电不充电故障在市电不经常中断的环境里比较难发现 而它的危害很大 很可能使蓄电池因长期得不到充电而提前报废 诊断方法 断开充电电路与蓄电池得连接 通过测定充电电路的空载电压即可判断 正常时 对单块12V的蓄电池来说此电压为13 5V 对串联的两块蓄电池来说是27V 若电压不正常 应检查充电电路及相应控制电路 特别是与此相关的控制电路 当市电电压过低或中断时 充电电路在控制电路的作用下不会停止工作 若相应控制电路有故障而误动作 也会使充电电路不工作 118 s 我 不能用市电不能用市电是指逆变输出正常 用市电输入时无输出 诊断方法 首先检查市电检测电路 因为但是电检测电路检测出市电低于170V或高于260V时 就会发出相应信号给控制电路 使控制电路发出控制脉冲 切断市电通路 并使UPS处于逆变状态 最后检查继电器转换电路 119 s 我 常见的UPS故障及对策 UPS不能正常启动典型的中小型UPS组成如图所示 120 s 我 在正常情况下 只要合上输入开关 UPS便自动工作在旁路供电方式 上图虚线 这时负载由市电直接提供电源 当发出UPS起动命令后 UPS开始起动 约1分钟后自动由旁路供电方式转为逆变器供电方式 正常工作方式 上图实线 UPS不能正常起动的原因除机器内部的因素外 使用者首先应检查输入电压是否正常 对于三相输入的UPS 还要检查是否 缺相 因为在UPS内部有一个检测电路时刻对输入电压进行监视 若存在 缺相 输入电压的三相平均值必然低于正常值的 下限 检测电路便发出信号封锁UPS的起动 若检查输入电压正常 UPS仍未起动 对于单相输入的UPS要检查输入电压的火线与零线接线是否接反 对于三相输入的UPS则要检查其输入电压的相序是否正确 121 s 我 UPS起动后不能正常转换出现这种现象最大的可能是此时旁路电压超出其允许范围 UPS对于其输入电压的允许范围是比较宽的 一般为额定值的 10 20 的范围内 但其旁路电压的允许范围只允许在其额定值的 10 10 范围内 由此就出现了UPS虽然能够起动却不能转换到正常工作方式 122 s 我 出现不能正常转换的情况 首先应检查当时的市电电压 旁路电压 是否超出其允许范围 如已超出 则无需做任何处理 只要市电电压进入其允许范围 UPS就会自动地转换到正常工作方式 如检查的结果证实市电电压在允许范围内 可能是随着UPS使用时间的延长 其内部控制电路的某些参数发生了漂移 使得旁路电压的允许范围变小 这时需要对UPS内部的某些参数作必要的调整 最好由UPS的专业人员进行 123 s 我 UPS在运行中频繁地转换到旁路供电方式UPS一般运行在正常工作方式 但是在某些情况下就会转到旁路供电方式 如当UPS本来负载就比较重 再起动其它的负载 UPS就因 过载 而转到旁路 等负载的冲击电流过去后 UPS又自动转换到正常工作方式 这种情况的频繁出现对UPS的稳定工作是不利的 应做相应处理 在接有多台微机及打印机等负载时 若在UPS的输出端安装一个开关集中控制这些负载的起动及停止是不恰当的 124 s 我 经计算 微机在开机瞬间的负载量约是正常工作时负载量的2 3倍 这样的控制方式在加载的瞬间必然造成UPS的过载而转换到旁路 为了避免其发生 有两种办法 一是仍采用集中控制设备起停 但必须在旁路方式下进行 待设备起动之后再起动UPS 由于旁路工作方式的过载能力较强 躲开了集中加载瞬间所产生的冲击电流 二是在正常工作方式的情况下加载 但由于逆变器的过载能力较弱 此时不能采用 集中加载 的方法 应逐步加载以分散加载时的冲击电流 125 s 我 UPS